基于物元和可拓集合理论的燃气管道风险等级评定

对城市燃气管道进行风险评估和风险等级划分,进而实现风险管理,是保证燃气管道安全运行、提高管道公司经济效益的科学管理方法。风险等级的划分需要兼顾影响管道失效可能性的各个因素以及燃气管道可能造成的失效后果,目前常用的分级方法,如等分法、正态分布3 σ法等虽可解决一定问题,但比较粗糙且缺乏理论依据。在对城市燃气管道风险等级进行初步定义的基础上,引入物元和可拓集合相关理论对燃气管道风险构成因素进行分析研究,使用关联函数和同征物元体等工具函数对燃气管道风险等级进行定义和计算,确定了计算函数和计算过程;应用一个实例简要介绍了燃气管道风险等级划分的主要计算过程和方法;并对城市燃气管道风险等级评定提出了相应的处理措施。     

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随着风险概念的引入，对燃气管道进行风险评估是实现燃气管道从安全管理向风险管理、从经验管理向科学管理过渡的必要技术手段。综述了近年来国外燃气管道风险评估领域在评估体系、失效可能性和失效后果等方面的研究进展和应用成果，以及我国燃气管道风险评估的现状、主要应用成果和技术贡献。研究指出：我国主要在获取可靠原始数据等方面与国外先进水平之间存在着较大差距，这直接阻碍了我国燃气管道风险评估技术的应用和发展。对造成这些差距的原因进行分析后认为：弥补这些差距不能仅依靠照搬国外的先进技术；主要还应在建立全国性的管道数据库等几方面采取对策，以构建适合我国国情的燃气管道风险评估体系。最终的结论是我国在燃气管道风险评估领域完全能够实现自主发展。     

基于风险的检验在乙烯分离单元中的应用

分离单元是乙烯装置的一个重要组成部分,通过应用基于风险的检验方法,对乙烯装置分离单元中的设备和管道进行了风险评估,分析了该单元中主要的失效模式和损伤机理.通过失效概率和失效后果的计算,确定各设备的风险等级,并根据风险结果,提出降低风险措施,制定优化检验策略,为装置的定期检验提供了参考和依据.     

天然气站场管道振动失效后果分析

讨论了管道失效后果评估流程和失效后果分析中应考虑的因素,总结了引起站场管道振动的因素,并对振动失效造成的后果进行了分析和计算,定量计算出失效的后果,包括设备破坏面积、人员致死面积、爆炸半径、经济损失。     

成品油在水中扩散的数值模拟分析

由于管道焊接缺陷(气孔、夹渣、裂纹等)、腐蚀穿孔、第三方破坏等因素引起的成品油输送管道泄漏事故在国内外时有发生,这对成品油输送管道危害极大。成品油输送管道漏油事故的发生,促使各国对成品油输送管道泄漏扩散事故影响及后果模拟评价等进行研究。主要通过建立成品油输送管道泄漏扩散过程的物理模型,利用COMSOL软件进行二维数值模拟水下溢油事故形成的浮射流,分析了三种不同泄漏口孔径、泄口成品油喷出速度和水流速度对成品油扩散的影响规律,并利用SPSS软件对泄漏孔径和最大扩散高度的关系进行了回归分析,对于预测成品油扩散范围,制定应急抢险预案,减少事故损失具有重要的意义。     

管道失效人身伤亡事故的经济性评价

油气管道的失效引起的介质泄漏会造成严重的人员伤亡，财产损失和环境破坏，针对管道失效后果影响因素，可以制定相应的维护决策，从而采取有效措施最大限度地减小失效后果，但由于直接经济损失、生命损失、环境破坏（损失）三种失效损失的度量量纲不一致，因此很难得出结论。提出货币量化法，用来处理后果函数中各参数量纲不同的问题。通过对伤亡事故直接经济损失与间接经济损失的概念划分的介绍，给出了一套完整的关于伤亡事故经济损失的计算方法，便于管道公司获得宝贵的信息进行分析整理和改进安全工作。     

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城市埋地燃气（主要包括天然气、煤气）管网在运行中会受到复杂环境因素和人为因素的影响,如果发生失效,就会直接威胁着管道沿线附近人员生命和国家财产的安全,因此有必要对燃气管道进行可靠性分析。失效树分析（Fault Tree Analysis）是一种已被广泛应用的可靠性分析方法。文章选取失效树分析法对引起城市埋地燃气管网失效的各方面因素进行了全面地系统分析,建立了以燃气管网失效为顶事件,包含了116个基本事件的城市埋地燃气管网失效树。通过逻辑运算,得到了失效树的287个最小割集,并通过实例计算与分析对上述失效树进行了验证。通过对最小割集的分析,得到了影响城市埋地燃气管网可靠性的各影响因素的逻辑关系。结果表明,第三方破坏、腐蚀、制造缺陷等是影响城市埋地燃气管网可靠性最主要的因素,并提出了相应的措施以提高燃气管网的可靠性。     

RBI技术在长输管道压气站风险评价中的应用

以长输管道压气站内承压设备和压力管道为例,说明基于风险的检验(RBI)技术用于压气站风险评估的应用要点。以腐蚀减薄失效模式为例,介绍了均值一次二阶矩法计算失效概率的方法,并将修正后的失效概率与失效后果的计算相结合,对典型压气站场的分离器和压力管道潜在失效机理和失效风险的大小进行了评估。     

燃气管道失效概率评估方法研究

失效概率评估是燃气管道定量风险评估的关键内容之一。对基于专家估计的主观失效可能性评估方法和基于历史失效数据统计或强度理论的客观失效概率评估方法的优缺点进行了分析,提出了一种主观方法和客观方法相结合的失效概率评估方法。采用历史失效数据统计方法,计算燃气管道的平均失效概率;采用层次分析法,利用专家估计数据,求得管道失效可能性,并认为主观估计的中等可能性等于历史失效数据统计的平均失效概率,从而确定主观失效可能性和客观失效概率之间的关系式。以埋地钢质管道腐蚀失效为例,阐述了这种失效概率评估方法。采用主观估计法,求得任意情况下的管道失效可能性,利用主观可能性和客观概率之间的关系式,求出燃气管道的客观失效概率。     

燃气管道失效可能性评价

本文对某段城市燃气管网进行了失效分析,利用布尔代数、故障树分析法,计算出影响燃气管道运行的各个基本事件的概率重要度。结果表明,外力影响、违章施工、选线不合理、管道承压能力低、第三方破坏和设计缺陷是影响管道可靠性的重要因素。     

基于易损性油气管道第三方施工失效概率分析

随着油气管道第三方施工损伤的日益严重,有必要对第三方施工下管道的失效可能性进行分析,为此提出了一种基于易损性理论的定量失效概率计算方法。根据“4M”系统建立危险因素评价体系,采用改进层次分析法计算因素权重与专家评判能力权重,引入三角模糊数量化专家评判语言,通过概率化模糊数得到事件危险概率;选取外载荷、管道直径、管道壁厚、管道埋深和服役年限5个参数,从抗危害能力和危害强度两方面建立易损函数,运用结构可靠性理论的计算方法可得到易损概率。实例分析表明:该计算方法能有效地计算第三方施工下管道的失效概率,可为油气管道的安全管理提供一定技术支持。     

基于WSR的岩溶区域管道破坏特征与风险管控措施

岩溶区域乡镇天然气管道不可避免地受到岩土活动的影响,难以抵御土层错动作用和地表破坏所引起的永久性地面位移。在准确把握岩溶区域埋地管道破坏特征的基础上,建立岩溶区域乡镇天然气管道风险管控的物理-事理-人理（WSR）模型,并基于此从物理-事理-人理三个维度提出岩溶区域埋地管道的风险管控措施。研究表明:岩溶区域管道失效的最主要原因是管周土体与埋地管道的力学参数及变形性能差异,管道破坏模式主要分为拉伸破坏与屈曲破坏。为有效开展安全管理,既要注重在明确管道失效规律的基础上控制、减弱乃至消除危险源（物理）,完善管道运行过程中的安全管理及应急处置（事理）,也要运用法律、政策等手段规范相关主体的行为活动、营造良好的外部环境（人理）。     

长输天然气管线的故障树研究

故障树分析是在复杂系统安全性和可靠性评价中被广泛应用的一项重要技术，在天然气长距离输送管线失效的预测和预防领域具有良好的应用前景。在数据采集和资料分析的基础上，按照泄漏和断裂两大失效模式，建立了某天然气长距离输送管线的故障树。采用故障树的定性分析方法，求得故障树的全部最小割集。采用故障树的定量分析方法，计算出故障树所有基本事件的发生概率、故障树基本事件概率重要度和临界重要度，进而确定了该天然气管线顶事件的失效概率。研究结果表明，制管质量、焊接质量、安装质量以及材料选择、机械损伤和操作人员素质等因素是影响该天然气管线安全可靠性的重要因素。进而开发出了天然气长距离输送管线故障树的计算机分析软件。     

川气东送管道典型站场风险量化评价

川气东送管道是我国东西部地区的天然气管道大动脉,如何针对不同的管线、设备失效规律和特点开展风险量化评价是实施站场完整性管理的基础和关键。针对川气东送管道典型输气站场特点,制定了由风险预评估和检测、RBI、SIL与RCM分析组成的风险量化评价流程。根据站场管道流场模拟结果确定了站场重点检测对象和位置,结合川气东送管道站场的HSE管理目标提出了合理的可接受风险准则。利用建立的风险量化评价流程和方法,对普光首站的278个设备/管道项进行了风险量化评价,合理制定的风险控制与检验计划可有效防止失效事故的发生,从而有效提高川气东送管道站场的安全运行能力和完整性管理水平。     

基于层次分析法的管道风险因素权数确定

管道风险评估是确定那些可能导致管道事故和有利于潜在事故预防的至关重要的因素，对这些风险因素的发生概率和其后果的严重性进行量化，确定高风险管段的性质和部位，为管道风险决策和风险管理提供可靠的基础依据。在管道风险评估中确定管道风险因素的权数是一个重要环节。权数分配的结果直接关系到评价结果的精确程度。为提高权数的合理性，应用系统工程中的层次分析法，通过两两比较对非定量事件作定量分析，对主观判断作客观描述，减少主观因素可能带来的偏差。以管道风险因素框图为模型，介绍利用层次分析法确定因素权数的具体过程，进行每一项风险因素相对于管道事故的权数计算。     

天然气海管半定量风险评价方法研究与应用

天然气海管在实际运行过程中存在着诸多不利于管道安全运行的潜在风险,如第三方破坏、管道悬空、管道移位等。因此,需对天然气海管开展风险评价,识别出高风险管段,进而采取针对性的风险管控措施。基于半定量风险评价原理,研究适用于天然气海管的风险评价模型及风险评价指标,并以东海TWT-CEP至宁波终端天然气海底管道作为目标管道实施应用,揭示该管道的相对风险等级及相对风险排序。风险评价结果表明,该管道总体相对风险较小,但有5段约13 km管段位于中等风险区,需加强风险管控。该半定量风险评价方法有较好的操作性和可靠性,可应用于后续海底管道的风险评价,对实现天然气海管风险分级管理具有实际意义。     

采油管道的失效概率和剩余寿命预测模型研究

随油气田开发时间的不断延长,油气田内油气采集管道发生失效的可能性也在不断的增加。文章基 于油气采集管道失效概率模型和剩余强度模型,建立了基于腐蚀的采油管道剩余寿命和失效概率计算模型,分析 了工作压力、腐蚀速率、屈服强度等因素对采油管道的腐蚀失效概率和剩余寿命的影响规律。结果表明,文章所建 立的基于腐蚀的采油管道失效概率和安全使用寿命的计算方法的计算结果较为准确,对采油管道的运行管理有一 定的理论指导意义。当采油管道的工作压力从 4.85 MPa增加6.55 MPa时,采油管道剩余寿命从28年减少至16 年;当坑深腐蚀速率和坑长腐蚀速率分别由0.05 ｍｍ/ａ和 2.5 ｍｍ/ａ上升至0.2 ｍｍ/ａ和10 ｍｍ/ａ时,采油管道安 全使用寿命下降21-42 年;当采油管道规格由DN600增加至DN900时,采油管道的使用寿命增加10年。失效事 件的关联性与采油管道的屈服强度对采油管道的失效概率影响作用较小,属于次要影响因素。     

基于失效数据的油气管道定量风险评价方法

油气管道风险评价作为当前的热点问题,逐渐由定性评价向定量评价过渡。为了减少油气管道定量风险评价过程中主观因素的影响,建立了基于管道失效历史数据的油气管道定量风险评价模型,通过分析美国管道与危险品安全管理局(PHMSA)等数据库的管道分类失效数据,确定了油气管道的基本失效概率与修正因子的指标体系,再根据各个指标量化的难易程度将修正因子分为定量、半定量及定性3种类型,其中前两类指标可以量化或量化分级,仅后一类指标依赖于专家的经验判断,大大降低了风险评价的主观依赖性。进一步构建了油气管道风险评价矩阵,用失效概率量化失效可能性,用后果评分量化失效后果的严重程度。最后,将该油气管道定量风险评价方法应用于某输气管线,并绘制"红橙黄蓝"4色管线风险分布图,识别出该管线的高风险管段。结论认为:(1)基于管道失效历史数据的风险评价方法能够客观地量化管道的失效概率,准确进行风险分级,有利于实施风险分级管控策略;(2)建议建立全行业或全国范围的管道失效数据库,以期为基于历史数据的定量风险评价乃至制订风险管控措施提供依据。     

地区等级升级后的天然气管道定量风险评价技术

随着我国经济社会建设的快速发展,部分在役天然气管道所通过的地区逐渐由过去人口稀少的一级、二级地区升级为人口密集的三级、四级地区,管道失效的风险大幅度增加,急需建立相应的定量风险评价技术以确定管道的实际风险水平。为此,提出了基于可靠性的天然气管道定量风险评价流程:首先采用基于可靠性的极限状态方法计算评价管段的失效概率、采用管道失效后果模型计算管道的失效风险,并依据计算结果对地区等级升级后的天然气管道进行定量风险评价;然后引入风险可接受准则,判定地区等级升级后天然气管道的个体风险水平和社会风险水平;进而有针对性地制订风险消减、防护措施。实际应用结果表明:该技术不仅可以实现天然气管道失效风险的定量计算和评价,而且还能够对不同风险消减、防护措施进行效果检查及对比,在保障天然气管道风险可接受的前提下,实现天然气管道风险控制管理技术性和经济性的最优化。